RU2344078C2 - Осажденный карбонат кальция, способ его получения, наполнитель для наполнения бумаги и бумага с наполнителем - Google Patents

Осажденный карбонат кальция, способ его получения, наполнитель для наполнения бумаги и бумага с наполнителем Download PDF

Info

Publication number
RU2344078C2
RU2344078C2 RU2005141517/15A RU2005141517A RU2344078C2 RU 2344078 C2 RU2344078 C2 RU 2344078C2 RU 2005141517/15 A RU2005141517/15 A RU 2005141517/15A RU 2005141517 A RU2005141517 A RU 2005141517A RU 2344078 C2 RU2344078 C2 RU 2344078C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
calcium carbonate
paper
carbon dioxide
reaction
filler
Prior art date
Application number
RU2005141517/15A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005141517A (ru
Inventor
Казуо ЯМАСИТА (JP)
Казуо ЯМАСИТА
Казухиса СИМОНО (JP)
Казухиса СИМОНО
Тору КАВАЗУ (JP)
Тору КАВАЗУ
Тацуо ТАКАНО (JP)
Тацуо ТАКАНО
Original Assignee
Окутама Когио Ко., Лтд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Окутама Когио Ко., Лтд filed Critical Окутама Когио Ко., Лтд
Publication of RU2005141517A publication Critical patent/RU2005141517A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2344078C2 publication Critical patent/RU2344078C2/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18—Carbonates
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • D21H17/675—Oxides, hydroxides or carbonates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F11/00—Compounds of calcium, strontium, or barium
    • C01F11/18—Carbonates
    • C01F11/181—Preparation of calcium carbonate by carbonation of aqueous solutions and characterised by control of the carbonation conditions
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H17/00—Non-fibrous material added to the pulp, characterised by its constitution; Paper-impregnating material characterised by its constitution
    • D21H17/63—Inorganic compounds
    • D21H17/67—Water-insoluble compounds, e.g. fillers, pigments
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/10—Particle morphology extending in one dimension, e.g. needle-like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/50—Agglomerated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/54—Particles characterised by their aspect ratio, i.e. the ratio of sizes in the longest to the shortest dimension
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/14—Pore volume

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
  • Paper (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано при получении осажденного карбоната кальция, используемого в качестве наполнителя для бумаги. Осажденный карбонат кальция имеет диаметр вторичных частиц 1-10 µм и состоит из агрегированных первичных частиц веретенообразного карбоната кальция, имеющих больший диаметр от 0,5 до 3,0 µм, меньший диаметр от 0,1 до 1,0 µм при отношении указанных диаметров, равном 3 или более. Площадь удельной поверхности BET первичных частиц веретенообразного карбоната кальция составляет 8-20 м2/г, объем пор - 1,5-3,5 см3/г. В способе получения осажденного карбоната кальция, в котором диоксид углерода или газ, содержащий диоксид углерода, вдувают в суспензию гидроксида кальция с концентрацией 100-400 г/л, получаемую мокрым гашением прокаленной извести, активность которой по 4 н. HCl при значении на третьей минуте доводится до 150-400 мл, и проводят реакцию до достижения степени карбонизации от 50 до 85%, после чего добавляют от 1 до 20 об.% от суспензии гидроксида кальция, завершая реакцию последующим вдуванием диоксида углерода или газа, содержащего диоксид углерода. Предложена также бумага, содержащая указанный карбонат кальция в качестве наполнителя. Изобретение позволяет повысить объемистость бумаги. 6 н. и 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к осажденному карбонату кальция в качестве наполнителя для наполнения бумаги и к способу его получения. Более конкретно, настоящее изобретение относится к агрегатам карбоната кальция, пригодным для производства толстой наполненной бумаги.
Предшествующий уровень техники
Неорганические наполнители, такие как каолин, тальк и карбонат кальция, традиционно используют в качестве наполнителей при производстве бумаги для улучшения белизны, непрозрачности бумаги и печатных свойств. В частности, в процессе нейтрализации бумаги более широко используется осажденный карбонат кальция. На основе карбоната кальция были разработаны продукты, имеющие регулируемый размер частиц, диаметр и т.д., с целью улучшения при их использовании оптических характеристик, таких как белизна и непрозрачность, а также печатные свойства. Наряду с этим, в дополнение к другим физическим свойствам, таким как оптические характеристики и поверхностная прочность бумаги, для того, чтобы сделать бумагу более легкой, в последние годы к бумаге предъявляются требования, чтобы она была объемистой. Для увеличения объемистости бумаги предлагалось, прежде всего, увеличение объемистости бумажной массы. Примерами этого являются бумага, для которой делают объемной саму бумажную массу, которая служит исходным материалом, бумага, для придания объемистости которой лист из целлюлозного волокна обрабатывают жидким аммиаком; бумага, изготовляемая с использованием бумажной массы со вспененными частицами, и т.д. Хотя и в ограниченном количестве делались попытки увеличить объемистость бумаги путем усовершенствования вводимых в нее наполнителей.
Например, в Японской выложенной патентной заявке №3-124895 [1] раскрывается объемистая нейтральная бумага, для которой в качестве наполнителя используется полый сферический карбонат кальция типа валерита с диаметром частиц от 0,5 до 30 µм, и показано, что такой полый сферический карбонат кальция типа валерита образуется при реакции хлорида кальция с карбонатом натрия в присутствии пентанола (далее именуется как Прототип 1).
Далее, в Японской выложенной патентной заявке №7-503027 [2] раскрывается минеральная пигментная композиция с минеральными частицами, флокулированными с помощью добавления высокомолекулярного карбоксилсодержащего полимера или сополимера к смеси, содержащей минеральные частицы типа каолина, карбоната кальция и диоксида титана. Раскрывается, что эта минеральная пигментная композиция характеризуется большой объемистостью, имеет преимущественно объем пор от 0,50 до 1,10 см3/г и придает бумаге в качестве наполнителя высокое светорассеяние и непрозрачность (далее именуется как Прототип 2). Далее заявители настоящего изобретения также предложили агрегат карбоната кальция со средним диаметром частиц от 1,5 до 10 µм, образуемый частицами карбоната кальция с первичным диаметром частиц от 0,05 до 0,5 µм, в качестве агрегата осажденного карбоната кальция, пригодного в качестве пигмента для производства бумаги, и способ его получения (Японская выложенная патентная заявка №3-14696 [3].
Однако прототипы 1 и 2 обладают недостатками, состоящими в том, что, поскольку для производства карбоната кальция требуется органический материал, такой как пентанол и карбоксилсодержащий полимер, эти способы трудно осуществлять в обычном аппарате для производства карбоната кальция, где для получения осажденного карбоната кальция в суспензию гидроксида кальция вдувается газ, содержащий диоксид углерода, что приводит к высоким производственным расходам. Напротив, обладающий стабильным качеством агрегат карбоната кальция может производиться в обычном аппарате для производства карбоната кальция с помощью способа Прототипа 3. Однако, поскольку получаемый агрегат карбоната кальция содержит в качестве первичных частиц кубические частицы, он обладает такими недостатками, как высокая плотность и малая площадь удельной поверхности, рассчитанная методом Брунауера-Эмметта-Теллера (BET).
Таким образом, целью настоящего изобретения является создание агрегата карбоната кальция, который производится методом осаждения, содержит в качестве первичных частиц веретенообразные частицы, имеет большую площадь удельной поверхности BET и большой объем пор. Другой целью настоящего изобретения является создание объемистой наполненной бумаги с использованием агрегата карбоната кальция.
Раскрытие сущности изобретения
Для решения названных выше проблем традиционными способами изобретатели настоящего изобретения досконально изучили условия, в которых производится осажденный карбонат кальция методом вдувания в суспензию гидроксида кальция газа, содержащего оксид углерода. В результате этого ими было обнаружено, что агрегат карбоната кальция, содержащий равномерно флокулированные первичные частицы, имеющие длинный диаметр от 0,5 до 3,0 µм, короткий диаметр от 0,1 до 1,0 µм и отношение размеров 3 или более, может быть получен с использованием в качестве исходного материала высококонцентрированной суспензии гидроксида кальция и проведением реакции карбонизации в две стадии в определенных условиях и что агрегат карбоната кальция, содержащий имеющие указанную форму частицы, обладает чрезвычайно благоприятной диспергируемостью в целлюлозном волокне и способен улучшить объемистость бумаги, в результате чего реализуется настоящее изобретение.
Иными словами, осажденный карбонат кальция настоящего изобретения представляет собой осажденный карбонат кальция с диаметром от 1 до 10 µм, состоящий из флокулированных первичных частиц, имеющих длинный диаметр от 0,5 до 3,0 µм, короткий диаметр о 0,1 до 1,0 µм и отношение размеров 3 или более, у которых площадь удельной поверхности BET составляет от 8 до 20 м2/г и объем пор от 1,5 до 3,5 см3/г.
Далее способ получения осажденного карбоната кальция настоящего изобретения отличается тем, что диоксид углерода или газ, содержащий диоксид углерода, вдувается в суспензию гидроксида кальция с концентрацией гидроксида кальция от 100 до 400 г/л, получаемую мокрым гашением прокаленной извести, активность которой по 4 н. HCl (значение на третьей минуте) доводится до 150-400 мл, и реакция проводится до достижения степени карбонизации от 50 до 85%, после чего добавляют от 1 до 20 об.% названной выше суспензии гидроксида кальция, завершая реакцию последующим вдуванием газа, содержащего диоксид углерода.
Далее, настоящее изобретение предлагает наполнитель для наполнения бумаги, содержащий указанный осажденный карбонат кальция, и содержащую его наполненную бумагу.
Ниже осажденный карбонат кальция настоящего изобретения и способ его получения будут описаны в деталях.
В качестве прокаленной извести, которая является исходным материалом для производства осажденного карбоната кальция, может быть использована прокаленная известь в блоке или порошке, получаемая прокаливанием известняка, и, в частности, используется прокаленная известь с активностью, выражаемой расходом 4 н. HCl на третьей минуте 150-400 мл, предпочтительно 200-350 мл. Активность по 4 н. HCl представляет собой величину, измеряемую с помощью метода крупнозернистого титрования, который является методом оценки реакционной способности и в данном случае состоящий в расходе 4 н. HCl (в мл) в течение 3 мин в процессе непрерывного титрования 50 г частиц прокаленной извести, имеющих диаметр от 1 до 3 мм, в 2 л воды 4 н. хлористоводородной кислотой при 40°С. Если активность по 4 н. HCl на третьей минуте меньше 150 мл, выход карбоната кальция является низким и распределение размера зерна имеет тенденцию меняться. Если названное значение превышает 400 мл, слишком высокая вязкость препятствует, в частности, транспорту или приводит к тому, что в процессе реакции происходит повышение температуры, что требует проведения охлаждения.
Суспензию гидроксида кальция получают мокрым гашением указанной прокаленной извести с помощью воды. При этом концентрацию гидроксида кальция в суспензии доводят до 100-400 г/л, предпочтительно 150-200 г/л. Поддерживая концентрацию гидроксида кальция в суспензии гидроксида кальция в этом высоком диапазоне концентраций, подавляют образование кубических частиц, в результате чего при последующей реакции карбонизации могут легко образовываться кристаллы, имеющие форму веретена, рисовых зерен или игл. В начальной стадии реакции можно добавлять частично карбонизованную суспензию гидроксида кальция, с помощью чего можно легко регулировать диаметр частиц. Частично карбонизованная суспензия гидроксида кальция может быть водной суспензией коллоидных частиц гидроксида кальция со степенью карбонизации от 10 до 50% и может добавляться преимущественно в количестве от 5 до 30 мас.% в расчете на количество гидроксида кальция. Частично карбонизованная суспензия гидроксида кальция может добавляться в начальной стадии реакции, в частности, до тех пор, пока степень карбонизации не достигнет 50%.
Реакция карбонизации состоит из первой стадии, на которой реакция проводится до тех пор, пока степень карбонизации не достигнет 50-85%, и второй стадии, на которой (после первой стадии) реакция проводится при добавлении дополнительного количества суспензии гидроксида кальция до завершения реакции. В реакции на первой стадии диоксид углерода или газ, содержащий диоксид углерода (далее обобщенно называемый газом, содержащим диоксид углерода), вдувается в указанную выше суспензию гидроксида кальция, которая имеет относительно высокую концентрацию, со скоростью от 1 до 20 л/мин, предпочтительно от 7 до 12 л/мин, в расчете на количество CO2, в результате чего происходит реакция при начальной температуре реакции от 30 до 70°С, преимущественно от 50 до 60°С. В качестве газа, содержащего диоксид углерода, может быть использован выхлопной газ из печи для прокаливания известняка, энергетического котла и печи для сжигания отходов, причем предпочтительны газы с содержанием диоксида углерода 15% или более. Таким образом, при проведении реакции на первой стадии при высокой концентрации гидроксида кальция и относительно высокой температуре реакционная способность гидроксида кальция и газа, содержащего диоксид углерода, повышается и на первой стадии образуются многочисленные зародыши частиц карбоната кальция, облегчающие образование агрегированных частиц. Реакция на первой стадии ведется до тех пор, пока степень карбонизации не достигнет 50-85%. Степень карбонизации выражается в мас.% карбоната кальция от общей массы гидроксида кальция и карбоната кальция в реакционной смеси, а конечную точку первой стадии можно определить, например, отбирая пробу реакционной смеси. Если степень карбонизации меньше 50%, образование зародышей агрегатов будет неполным и образование агрегатов станет затруднительным. Если же степень карбонизации превышает 85%, связь в агрегате на второй стадии ослабляется и агрегаты легко разрушаются во время таких операций, как диспергирование, нанесение покрытия и производство бумаги в бумагоделательном процессе, в котором применяется усилие сдвига и т.п.
Когда реакция на первой стадии заканчивается, к реакционной смеси добавляют указанную выше суспензию гидроксида кальция и для завершения реакции карбонизации вдувают газ, содержащий диоксид углерода. Начальную температуру реакции на второй стадии устанавливают на 55-65°С, а количество вдуваемого газа, содержащего диоксид углерода, на 7-12 л/мин. Далее, количество добавляемой суспензии гидроксида кальция должно составлять от 1 до 20% от реакционной смеси, преимущественно 3-10%. В этом случае при добавлении суспензии гидроксида кальция на второй стадии на зародышах агрегата, образовавшихся на первой стадии, вырастают кристаллы карбоната кальция и могут образовываться хлопьевидные агрегаты с относительно постоянным диаметром частиц, большим объемом пор и высокой прочностью (трудно разбиваются).
Образовавшиеся агрегаты карбоната кальция при необходимости рассеивают и обезвоживают с образованием порошка. Для обезвоживания можно воспользоваться известными механическими способами обезвоживания, такими как обезвоживание с помощью центрифугирования или прессования.
Карбонат кальция, получаемый с использованием способа производства настоящего изобретения, представляет собой хлопьевидные агрегаты, имеющие диаметр вторичных частиц от 0,1 до 10 µм и состоящие из первичных частиц с длинным диаметром от 0,5 до 3,0 µм, коротким диаметром от 0,1 до 1,0 µм и отношением размеров 3 или более. Эти хлопьевидные агрегаты имеют большую площадь поверхности и большой объем пор.
В частности, площадь удельной поверхности BET составляет от 8 до 20 м2/г и объем пор, измеренный методом нагнетания ртути, составляет от 1,5 до 3,5 см3/г. Предпочтительно, чтобы площадь удельной поверхности BET составляла от 10 до 15 м2/г и объем пор от 1,8 до 2,5 см3/г.
Такие агрегаты карбоната кальция настоящего изобретения могут быть использованы для наполнителя в производстве бумаги и других обычных неорганических пигментов. Поскольку агрегаты карбоната кальция, когда они, в частности, добавляются к целлюлозному волокну, могут быть равномерно диспергированы и фиксированы и обладают такими характеристиками, как высокая механическая стойкость к усилию сдвига и большой объем, они пригодны для их использования в качестве наполнителя для наполнения бумаги.
Карбонат кальция настоящего изобретения может быть использован для наполнения бумаги таким же образом, как и традиционные наполнители. Например, бумага с наполнителем настоящего изобретения может быть получена путем добавления от 5 до 50 мас. частей карбоната кальция, предпочтительно от 10 до 30 мас. частей, в расчете на 100 мас. частей абсолютно сухой массы целлюлозного материала к суспензии бумажной массы, содержащей целлюлозную массу, загуститель и т.п., и осуществления бумагоделательного процесса обычным способом. Наполненная бумага настоящего изобретения обладает высокой объемистостью и более высокой прочностью, что достигается применением в качестве наполнителя для наполненной бумаги агрегатов карбоната кальция, имеющих большую площадь поверхности, большой объем пор и благоприятную диспергируемость. Кроме того, бумага обладает также более высокими оптическими характеристиками, например белизной и непрозрачностью.
Примеры
Далее будут раскрыты примеры способа получения карбоната кальция и наполненной бумаги настоящего изобретения.
Пример 1
Прокаленную известь в блоке, имеющую активность по HCl (значение на 3-ей минуте) 300 мл, подвергают мокрому гашению водой, получая суспензию гидроксида кальция с концентрацией гидроксида кальция 149 г/л. Эту суспензию гидроксида кальция помещают затем в реактор и проводят реакцию при начальной температуре реакции 55°С, вдувая газ, содержащий диоксид углерода (концентрация CO2 30%) со скоростью 10 л/мин. Когда степень карбонизации достигает 75%, реакцию заканчивают, прерывая подачу газа, содержащего диоксид углерода, и добавляют к реакционной смеси 10 мас.% суспензии гидроксида кальция с концентрацией гидроксида кальция 100 г/л в расчете на количество реакционной смеси.
После добавления суспензии гидроксида кальция проводят реакцию на второй стадии при начальной температуре реакции 61°С, дополнительно вдувая газ, содержащий диоксид углерода. После реакции проводят обезвоживание и рассеивание, получая карбонат кальция. При изучении формы карбоната кальция с помощью электронного микроскопа, лазерного анализатора частиц и рентгеновского дифрактомера для порошка было подтверждено наличие агрегатов, состоящих из хлопьевидных веретенообразных первичных частиц. Кроме того, при измерении диаметра частиц с помощью толщиномера системы Digimatic средние диаметры первичных частиц были равны 1,0 µм для длинного диаметра и 0,2 µм для короткого диаметра, а средний диаметр частиц для агрегатов был равен 4,5 µм.
Пример 2
Прокаленную известь в блоке, имеющую активность по HCl (значение на 3-ей минуте) 300 мл, подвергают мокрому гашению водой, получая суспензию гидроксида кальция с концентрацией гидроксида кальция 149 г/л. Эту суспензию гидроксида кальция помещают затем в реактор и проводят реакцию при начальной температуре реакции 35°С, вдувая газ, содержащий диоксид углерода (концентрация CO2 30%) со скоростью 10 л/мин. Когда степень карбонизации достигает 75%, реакцию заканчивают, прерывая подачу газа, содержащего диоксид углерода, и добавляют к реакционной смеси 10 мас.% суспензии гидроксида кальция с концентрацией гидроксида кальция 149 г/л в расчете на количество реакционной смеси.
После этого проводят реакцию на второй стадии также, как в примере 1, получая карбонат кальция. При изучении формы карбоната кальция с помощью электронного микроскопа, лазерного анализатора частиц и рентгеновского дифрактомера для порошка было подтверждено наличие агрегатов, состоящих из хлопьевидных веретенообразных первичных частиц. Кроме того, при измерении диаметра частиц с помощью толщиномера системы Digimatic средние диаметры первичных частиц были равны 0,8 µм для длинного диаметра и 0,15 µм для короткого диаметра, а средний диаметр частиц для агрегатов был равен 4,6 µм.
Сравнительный пример 1
Реакцию карбонизации на первой стадии проводят также, как в примере 2, и когда степень карбонизации достигает 45%, реакцию заканчивают, прерывая подачу газа, содержащего диоксид углерода. К реакционной смеси добавляют 10 мас.% суспензии гидроксида кальция с концентрацией гидроксида кальция 149 г/л в расчете на количество реакционной смеси, и проводят реакцию на второй стадии при начальной температуре реакции 35°С, дополнительно вдувая газ, содержащий диоксид углерода. После реакции проводят обезвоживание и рассеивание, получая карбонат кальция. Форма этого карбоната кальция изучалась с помощью электронного микроскопа, лазерного анализатора частиц и рентгеновского дифрактомера для порошка.
Сравнительные примеры 2 и 3
Реакцию карбонизации на первой стадии проводят также, как в примере, 1 и когда степень карбонизации достигает 45%, 92% и 100%, реакцию заканчивают, прерывая подачу газа, содержащего диоксид углерода. К реакционной смеси добавляют 10 мас.% суспензии гидроксида кальция с концентрацией гидроксида кальция 100 г/л в расчете на количество реакционной смеси, и проводят реакцию на второй стадии при начальной температуре реакции 61°С, дополнительно вдувая газ, содержащий диоксид углерода. После реакции проводят обезвоживание и рассеивание, получая карбонат кальция. Форма этого карбоната кальция изучалась с помощью электронного микроскопа, лазерного анализатора частиц и рентгеновского дифрактомера для порошка.
В примерах 1 и 2 и сравнительных примерах 1-3 были получены следующие физические свойства карбонатов кальция. Результаты приведены в таблице 1 вместе с результатами названного выше исследования с помощью электронного микроскопа.
1. Площадь удельной поверхности BET (м2/г): измерялась с помощью Flow Sorb II 2300 (Micromeritics).
2. Средний диаметр (µм): измерялся с помощью лазерного анализатора распределения рассеяния частиц по размеру (LA-920: Horiba, Ltd.)
3. Объем пор: измерялся с помощью TriStar 3000 (Micromeritics).
4. Способность частиц к агрегации: наблюдалась с помощью электронных микрографий при увеличении 3500. Вероятности появления хлопьевидных веретенообразных первичных частиц оценивалась в виде
Figure 00000001
для 90% или выше, в виде “о” для 70% или выше, в виде “Δ” для 50% или выше и в виде “х” для менее 50%.
5. Распределение частиц: наблюдалось с помощью лазерного анализатора распределения рассеяния частиц по размеру. Вероятности частиц с диаметром от 3 до 8 µм оценивались в виде
Figure 00000001
для 80% или выше, в виде “o” для 70% или выше, в виде “Δ” для 50% или выше и в виде “х” для менее 50%.
Таблица 1
  Пример 1 Пример 2 Сравнительный пример 1 Сравнительный пример 2 Сравнительный пример 3
Площадь удельной поверхности BET (м2/г) 12,1 17,1 20,3 7,8 6,1
Средний диаметр (µм) 4,5 4,6 2,7 5,7 5,6
Объем пор (см3/г) 2,3 2,4 1,8 1,3 0,8
Способность частиц к агрегации
Figure 00000002
 о Δ Δ X
Распределение частиц
Figure 00000002
 o Δ Δ o
Из результатов таблицы 1 следует, что карбонаты кальция примеров имеют лучшую способность к агрегации, также как и большую площадь удельной поверхности частиц, и большой объем пор.
Примеры 3 и 4 и сравнительные примеры 4-6
При использовании полученных в примерах 1 и 2 и в сравнительных примерах 1-3 карбонатов кальция приготовлены бумагоделательные материалы с использованием следующей методики. Бумага, имеющая базисную массу 63 г/м2, была изготовлена с использованием названных бумагоделательных материалов с помощью квадратно-листовой машины в условиях 3,5 кг/см в течение 3 мин и высушена в течение 3 мин при 95°С с образованием наполненной бумаги.
“бумагоделательные материалы”, %:
Целлюлозная масса (Laubholz Bleachened Kraft Pulp, LBKP) 100
Карбонат кальция 5
Бинт 0,50
Катионный крахмал 0,50
Проклеивающий материал (алкилкетен-димер, AKD) 0,10
Повышающая выход добавка (полиакриламид, РАМ) 0,02
Результаты измерения качества бумаги и физические свойств каждой из полученных наполненных бумаг приведены в таблице 2. Качество бумаги (базисная масса, толщина бумаги, плотность, разрывная длина и степень проклейки по Стокигту) в таблице 2 определялось в соответствии с JIS (японские промышленные стандарты). Белизна определялась в соответствии с ISO 36688, а непрозрачность в соответствии с JIS P8136.
Таблица 2
  Пример 3 Пример 4 Сравнительный пример 4 Сравнительный пример 5 Сравнительный пример 6
Базисная масса (г/м2) 63,8 63,6 63,5 63,3 63,2
Зольность (%) 15 15 15 15 15
Толщина бумаги (µм) 134 135 132 131 126
Плотность (г/м3) 0,476 0,471 0,481 0,483 0,502
Степень проклейки по Стокигту (сек) 23 21 5 18 25
Разрывная длина (км) 3,22 3,19 2,92 3,23 3,48
Белизна 88,4 88,6 87,9 87,5 87,2
Непрозрачность (%) 91,1 91,3 90,6 89,7 89,1
Из результатов таблицы 2 следует, что наполненная бумага, полученная в примерах, достигает большей толщины листа, меньшей плотности и большей объемистости по сравнению с бумагой в сравнительных примерах, несмотря на то, что зольность в обоих случаях одна и та же. Кроме того, наполненная бумага примеров оказалась прекрасной с точки зрения механической прочности и физических свойств, таких как белизна и непрозрачность, которые соизмеримы или превосходят эти свойства в сравнительных примерах.
Согласно настоящему изобретению агрегаты карбоната кальция, имеющие большую площадь удельной поверхности BET и большой объем пор, могут быть получены с использованием в качестве исходного материала высококонцентрированной суспензии гидроксида кальция и при проведении реакции, состоящей из первой стадии, на которой проводится реакция карбонизации до достижения высокой степени карбонизации, и второй стадии, на которой реакция проводится с дополнительно добавленной суспензией гидроксида кальция. При использовании таких агрегатов карбоната кальция может быть получена бумага с лучшими белизной и непрозрачностью.

Claims (7)

1. Осажденный карбонат кальция, имеющий диаметр вторичных частиц от 1 до 10 мкм и состоящий из агрегированных первичных частиц веретенообразного карбоната кальция, имеющих больший диаметр от 0,5 до 3,0 мкм, меньший диаметр от 0,1 до 1,0 мкм и отношение размеров 3 или более, у которых площадь удельной поверхности BET составляет от 8 до 20 м2/г и объем пор от 1,5 до 3,5 см3/г.
2. Способ получения осажденного карбоната кальция, в котором диоксид углерода или газ, содержащий диоксид углерода, вдувается в суспензию гидроксида кальция с концентрацией гидроксида кальция от 100 до 400 г/л, получаемую мокрым гашением прокаленной извести, активность которой по 4 н. HCl при значении на третьей минуте доводится до 150-400 мл, и проводится реакция до достижения степени карбонизации от 50 до 85%, после чего добавляют от 1 до 20 об.% суспензии гидроксида кальция, завершая реакцию последующим вдуванием диоксида углерода или газа, содержащего диоксид углерода.
3. Осажденный карбонат кальция, получаемый с помощью способа производства по п.2.
4. Осажденный карбонат кальция по п.3, в котором площадь удельной поверхности BET составляет от 8 до 20 м2/г и объем пор от 1,5 до 3,5 см3/г.
5. Наполнитель для наполнения бумаги, который содержит осажденный карбонат кальция по любому из пп.1, 3 и 4.
6. Бумага с наполнителем, которая содержит наполнитель для наполнения бумаги по п.5.
7. Бумага с наполнителем, которая содержит от 5 до 50 мас.ч. наполнителя для наполнения бумаги по п.5 в расчете на 100 мас.ч. целлюлозного материала.
RU2005141517/15A 2003-06-05 2004-06-03 Осажденный карбонат кальция, способ его получения, наполнитель для наполнения бумаги и бумага с наполнителем RU2344078C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003-161141 2003-06-05
JP2003161141 2003-06-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005141517A RU2005141517A (ru) 2006-06-10
RU2344078C2 true RU2344078C2 (ru) 2009-01-20

Family

ID=33508597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005141517/15A RU2344078C2 (ru) 2003-06-05 2004-06-03 Осажденный карбонат кальция, способ его получения, наполнитель для наполнения бумаги и бумага с наполнителем

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8017101B2 (ru)
EP (1) EP1637501A4 (ru)
JP (1) JP4571583B2 (ru)
KR (1) KR101094545B1 (ru)
CN (1) CN100379683C (ru)
BR (1) BRPI0411272A (ru)
RU (1) RU2344078C2 (ru)
WO (1) WO2004108597A1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2532189C1 (ru) * 2013-04-22 2014-10-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ" Способ получения чистого карбоната кальция
RU2596763C2 (ru) * 2012-03-23 2016-09-10 Омиа Интернэшнл Аг Способ получения скаленоэдрального осажденного карбоната кальция
RU2680996C2 (ru) * 2014-11-07 2019-03-01 Омиа Интернэшнл Аг Способ получения флоккулированных частиц наполнителя

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4792758B2 (ja) * 2005-02-02 2011-10-12 日本製紙株式会社 低密度紙
CN1303286C (zh) * 2005-06-20 2007-03-07 上海东升新材料有限公司 碳酸钙的包覆的纸浆纤维及其制备方法和在造纸中的应用
CN100341786C (zh) * 2006-06-08 2007-10-10 上海东升新材料有限公司 一种单分散立方体轻质碳酸钙的制备方法
CN100450932C (zh) * 2006-11-24 2009-01-14 清华大学 一种纳米碳酸钙的碳化工艺方法
JP5408562B2 (ja) * 2006-11-30 2014-02-05 奥多摩工業株式会社 軽質炭酸カルシウム、その製造方法およびそれを用いた印刷用紙
JP4743105B2 (ja) * 2006-12-14 2011-08-10 王子製紙株式会社 コールドオフセット印刷用新聞用紙
JP2009091180A (ja) * 2007-10-05 2009-04-30 Shiraishi Calcium Kaisha Ltd 生体吸収率が高い炭酸カルシウム及びその製造方法
US20100163200A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-01 Weyerhaeuser Company Method for making readily defibered pulp product
US20100163199A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-01 Weyerhaeuser Company Readily defibered pulp product
JP5453135B2 (ja) * 2010-02-25 2014-03-26 奥多摩工業株式会社 Ｐｅｔ熱分解用高反応性生石灰およびその製造方法
FI124831B (fi) * 2010-03-10 2015-02-13 Upm Kymmene Oyj Menetelmä ja reaktori kalsiumkarbonaatin in-line-valmistamiseksi paperimassavirtaukseen
ES2751144T3 (es) * 2011-10-05 2020-03-30 Imertech Sas Uso de partículas de carbonato de calcio precipitadas
KR101337096B1 (ko) * 2012-03-30 2013-12-06 서울대학교산학협력단 고분자 다층 박막으로 코팅된 제지용 무기 충전물 제조 방법 및 이를 통해 제조된 종이
US9422419B2 (en) * 2012-05-08 2016-08-23 Maruo Calcium Co., Ltd. Surface-treated calcium carbonate filler, and curable resin composition containing the filler
EP2786967A1 (de) * 2013-04-03 2014-10-08 HF Biotec Berlin GmbH Verfahren und Anlage zur Herstellung von kristallinem Calciumcarbonat unter kombinierter Verwendung zweier Gase mit unterschiedlichem CO2-Gehalt
JP2015168912A (ja) * 2014-03-10 2015-09-28 奥多摩工業株式会社 塗工紙用塗布液及びそれを用いた塗工紙
CN106133242A (zh) * 2014-03-27 2016-11-16 日本制纸株式会社 内填了瓣状体型轻质碳酸钙的纸
US10301186B2 (en) 2014-03-31 2019-05-28 Nippon Paper Industries Co., Ltd. Complexes of calcium carbonate microparticles and fibers as well as processes for preparing them
SI3018175T1 (sl) 2014-11-07 2019-05-31 Omya International Ag Postopek za pripravo flokulirnih polnilnih delcev
EP3124436A1 (en) * 2015-07-31 2017-02-01 Omya International AG Precipitated calcium carbonate with improved resistance to structural breakdown
JP6742867B2 (ja) 2016-09-07 2020-08-19 日本製紙株式会社 無機炭酸塩の製造方法
CN107555459A (zh) * 2017-09-13 2018-01-09 泰兴市诚盛化工有限公司 一种纳米纺锤体沉淀碳酸钙的制备方法
CN108101090B (zh) * 2017-12-27 2020-04-28 上海碳酸钙厂有限公司 一种针形沉淀碳酸钙的制备方法
CN110540226B (zh) * 2019-10-07 2022-05-27 浙江省建德市正发药业有限公司 一种高密度碳酸钙粉体的制备方法
WO2024081474A1 (en) * 2022-10-10 2024-04-18 Specialty Minerals (Michigan) Inc. Methods for production of precipitated calcium carbonate (pcc), pcc product, and uses of pcc
KR102583061B1 (ko) 2022-10-27 2023-09-26 주식회사 에쓰큐씨 패각 탄산칼슘을 함유하는 종이 및 그 제조방법

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54160597A (en) * 1978-06-09 1979-12-19 Shiraishi Kogyo Kaisha Ltd Calcium carbonate needleelike intertwined article and its manufacture
JP2567916B2 (ja) * 1988-06-10 1996-12-25 奥多摩工業株式会社 炭酸カルシウム凝集体の製造方法
JPH0818828B2 (ja) * 1989-12-26 1996-02-28 奥多摩工業株式会社 凝集炭酸カルシウムの製造方法
US5292495A (en) * 1991-05-27 1994-03-08 Kowa-Chemical Industry Co., Ltd. Porous particles of calcium carbonate and method for the preparation thereof
JPH07509684A (ja) * 1992-04-03 1995-10-26 ミネラルズ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド クラスター状沈降炭酸カルシウム粒子
JP3874449B2 (ja) * 1996-05-21 2007-01-31 奥多摩工業株式会社 軽質炭酸カルシウムの製造方法
JP3376826B2 (ja) * 1996-08-21 2003-02-10 協同組合津久見ファインセラミックス研究センター 板状炭酸カルシウム系の球状複合体およびその製造方法
JP3058255B2 (ja) * 1996-08-29 2000-07-04 丸尾カルシウム株式会社 沈降製炭酸カルシウムの製造方法
JP3726422B2 (ja) * 1997-04-28 2005-12-14 日本製紙株式会社 オフセット印刷用塗被紙の製造方法
JPH115360A (ja) * 1997-06-17 1999-01-12 Maruo Calcium Co Ltd 記録シート材
CA2324459A1 (en) * 1998-03-23 1999-09-30 Pulp And Paper Research Institute Of Canada Method for producing pulp and paper with calcium carbonate filler
JP2000169142A (ja) * 1998-12-03 2000-06-20 Maruo Calcium Co Ltd 炭酸カルシウムの製造方法
JP2000212892A (ja) * 1999-01-14 2000-08-02 Printing Bureau Ministry Of Finance Japan グラビア印刷用艶消し塗被紙及びその製造方法
JP3392109B2 (ja) * 2000-07-04 2003-03-31 日鉄鉱業株式会社 二酸化チタン−紡錘状炭酸カルシウム複合粒子の製造方法、並びに該複合粒子を含有する複合組成物及び複合体
CN1377830A (zh) * 2002-02-25 2002-11-06 杜焕光 电石废渣浆生产轻质碳酸钙
EP1743775A1 (en) * 2005-07-13 2007-01-17 SAPPI Netherlands Services B.V. Coated paper for sheet fed offset printing

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2596763C2 (ru) * 2012-03-23 2016-09-10 Омиа Интернэшнл Аг Способ получения скаленоэдрального осажденного карбоната кальция
RU2532189C1 (ru) * 2013-04-22 2014-10-27 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Химических Реактивов И Особо Чистых Химических Веществ" Способ получения чистого карбоната кальция
RU2680996C2 (ru) * 2014-11-07 2019-03-01 Омиа Интернэшнл Аг Способ получения флоккулированных частиц наполнителя

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2004108597A1 (ja) 2006-07-20
EP1637501A1 (en) 2006-03-22
CN1697782A (zh) 2005-11-16
KR20060020655A (ko) 2006-03-06
EP1637501A4 (en) 2013-01-09
RU2005141517A (ru) 2006-06-10
BRPI0411272A (pt) 2006-08-01
WO2004108597A1 (ja) 2004-12-16
KR101094545B1 (ko) 2011-12-19
JP4571583B2 (ja) 2010-10-27
US20070169905A1 (en) 2007-07-26
CN100379683C (zh) 2008-04-09
US8017101B2 (en) 2011-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2344078C2 (ru) Осажденный карбонат кальция, способ его получения, наполнитель для наполнения бумаги и бумага с наполнителем
US7060127B2 (en) Silica-calcium carbonate composite particles
CA1316298C (en) Precipitated calcium carbonate-cationic starch binder as retention aid system for paper making
US8252413B2 (en) Light calcium carbonate, process for producing the same, and printing paper containing the same
PT604095E (pt) Processo para o tratamento da suspensoes de material residual
JPH11502877A (ja) 廃紙脱インキプラント残留物からの無機充填剤のリサイクル
WO2006005801A1 (en) Composites of starch containing silicon, method for the production thereof, and use for making paper and board
US5676746A (en) Agglomerates for use in making cellulosic products
JP2003212539A (ja) 製紙用新規複合物及びその合成方法
JP2000506486A (ja) 酸耐性炭酸カルシウム組成物およびその使用
US6685907B2 (en) Process for producing silica particles suitable for use as filler for paper
JP2004018336A (ja) 酸化チタン複合粒子の製造方法並びに填料内添紙の製造方法
JP2004018323A (ja) 複合粒子の製造方法並びに高填料内添紙の製造方法
JP4074447B2 (ja) シリカ−炭酸カルシウム複合粒子及びその製造方法、並びに該複合粒子を含有する複合組成物及び複合体
JP5230135B2 (ja) 炭酸カルシウム−シリカ複合材料およびその製造方法
ZA200504336B (en) Filler-fiber composite.
US20070181275A1 (en) Use of calcuim carbonate particles in papermaking
EP1756363A1 (en) Use of calcium carbonate particles in papermaking
EP1819769A1 (en) Starch acetate composites, method for the production thereof, and use in paper and board production
JP4339392B2 (ja) 製紙用新規複合物及びその合成方法
JP2000264629A (ja) 炭酸カルシウムの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130604